[표지] 1
제출문 2
요약문 3
SUMMARY 5
CONTENTS 7
목차 9
제1장 서론 21
제1절 연구배경 21
1. 플랫폼(Platform)의 정의 21
2. 플랫폼 기술의 정의 및 분류 22
3. 한국에너지기술연구원의 플랫폼 기술 적용 23
제2절 연구 필요성 및 추진전략 25
1. 플랫폼 기술 확보 및 적용 필요성 25
2. 플랫폼 기술 확보 및 적용 추진전략 32
3. 2020년 연구 추진방향 및 연구목표 36
제2장 플랫폼 기술 관련 국내·외 사례조사 38
제1절 연구 장비 공동 활용 관련 국내·외 사례 38
제2절 계산과학 관련 국내·외 사례 42
제3절 엔지니어링 관련 국내·외 사례 45
제4절 품질경영 관련 국내·외 사례 48
제3장 연구 장비 공동활용률 향상 51
제1절 연구 장비 공동 활용 활성화 51
1. 대내·외 장비 공동 활용 역량강화교육 진행 51
2. 전문가 초청 세미나 59
3. 뉴스레터 발행 68
4. 연구 장비 공동활용률 및 실적 71
5. FE-TEM 신규장비 도입 추진 기획 72
제2절 KOLAS 인정 획득 82
1. 추진 배경 82
2. 추진 과정 83
3. 추진 결과 89
제3절 수요 맞춤형 분석지원 수행 90
1. 수요 맞춤형 분석지원 서비스 기획 90
2. 추진 전략 및 대응 91
3. 희망 과제 공모 및 지원 일정 92
4. 수요 맞춤형 분석지원 결과 93
제4장 계산과학 기반 안정화 및 원내 적용 98
제1절 수요맞춤형 협업연구 안정화 98
1. 계획 수립 98
2. 수행 및 결과 100
3. 수요맞춤형 협업연구 관련 의견수렴 106
제2절 계산과학 플랫폼 원내 적용 활성화 109
1. 계획 수립 109
2. 수행 및 결과 110
제3절 계산과학 연구 데이터베이스 구축 전략 수립 114
제4절 공용클러스터실 운영 체계 안정화 115
1. 계획 수립 115
2. 공용 클러스터실 집적화 현황 116
3. 공용 클러스터실 보안지침 수립 118
제5장 엔지니어링 전문 플랫폼 개발 및 기술지원/교육 심화 120
제1절 엔지니어링 플랫폼 개발 및 배포 120
1. 설문조사를 통한 요구사항 파악 120
2. Excel VBA 기반 기술경제성 분석 프로그램 개발 122
3. 엔지니어링 표준 템플릿 작성 및 배포 124
제2절 CFD 분야 사용자 정의 함수 작성 및 배포 128
1. 추진 배경 128
2. 수행 및 결과 130
제3절 수요 맞춤형 과제지원 고도화 132
1. 이산화탄소가 포함된 바이오가스로부터 효율적인 합성연료 생산을 위한 전기장 부과 촉매반응 시스템 개발 132
2. CO2 전환 생촉매 기반 바이오 리파이너리 기술 개발(광주 바이오에너지연구개발센터 활성화를 위한 기반 연구) 136
3. 열에너지 다소비 산업설비 스마트 설계 플랫폼 기술 개발 및 실증 139
4. 전기충전인프라 구축용 염분차발전 원천기술 개발 143
5. 재생에너지 이용 극대화를 위한 2MW급 하이브리드 수전해 그린수소 생산 및 저장 기술 개발 147
6. POME 바이오가스의 고질화 공정개발 149
7. 순산소연소 발전소 모델링, 최적화, 경제성 평가에 관한 연구 151
8. 미세먼지/CO2 동시 포집 공정 및 합성가스 활용 기술 개발 153
9. 풍력개발 단지 마이크로 사이팅 기술 고도화 155
10. 다종 연료 맞춤형 오염저감 연소기술 개발 157
11. 전기집진기 성능개선을 위한 Retrofit용 집진기술 실증 159
제4절 엔지니어링 교육 프로그램 심화 161
1. CFD 분야 KIER 맞춤형 엔지니어링 표준 업무가이드 북 발간 및 교육 161
2. 엔지니어링 교육용 VR 솔루션 기반 교육과정 개발 163
3. 원내 연구자 대상 엔지니어링 역량 향상 교육/세미나 169
제6장 품질경영시스템 운영 및 개선 171
제1절 시험분야 품질경영시스템 개선 171
제2절 연구노트 평가제도 개선 176
제3절 연구노트 활용관련 모니터링 실시 179
제7장 결론 182
참고문헌 183
서지정보양식(BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET) 185
[뒷표지] 187
〈표 1-1〉 한국에너지기술연구원의 플랫폼 기술 적용 방식 24
〈표 1-2〉 연구 추진방향 정리 36
〈표 1-3〉 연구내용별 목표 및 평가방법 37
〈표 2-1〉 공동분석실 구축사례 비교 39
〈표 3-1〉 원내 자율사용교육을 통한 자율사용자격 획득인원 54
〈표 3-2〉 원내 구성원 대상 장비 공동 활용관련 교육결과 54
〈표 3-3〉 외부연수생 대상 시험분석교육 54
〈표 3-4〉 KIRD-패밀리중소기업 공동 활용 교육결과 55
〈표 3-5〉 2020 KIER 장비관련 교육이수자 이수 방법 비교 55
〈표 3-6〉 자율사용장비 6기 대상 교육이수자 통계 및 사용빈도 비교 55
〈표 3-7〉 XRD 분석 2개 세미나 구성 60
〈표 3-8〉 XRD 분석 2개 세미나 내용 60
〈표 3-9〉 상압표면분석 세미나 구성 62
〈표 3-10〉 상압표면분석 세미나 내용 62
〈표 3-11〉 XRD 분석 세미나 온라인 참석자 오전(10개부서 19명 참여) 64
〈표 3-12〉 XRD 분석 세미나 온라인 참석자 오후(6개부서 13명 참여) 65
〈표 3-13〉 상압표면연구 세미나 참석자 명단(8개부서 15명 참여) 66
〈표 3-14〉 전문가 초청 세미나 결과 66
〈표 3-15〉 뉴스레터 발행 일정 68
〈표 3-16〉 분석 분야별 장비 가동율 현황 71
〈표 3-17〉 2019년-2020년 분석 건수 비교 71
〈표 3-18〉 FE-TEM 주요 요구사양 74
〈표 3-19〉 FE-TEM 장비구매비 및 예산 집행 계획 75
〈표 3-20〉 FE-TEM 도입 추진 일정 78
〈표 3-21〉 KOLAS 인정 대상 장비 83
〈표 3-22〉 KOLAS 인정 규격 83
〈표 3-23〉 KOLAS 인정을 위한 회의 84
〈표 3-24〉 시험자 분산에 대한 F 검정 결과 85
〈표 3-25〉 시험자 평균에 대한 t 검정 결과 85
〈표 3-26〉 ASTM 숙련도시험 평가 항목 및 평가 기준 86
〈표 3-27〉 ASTM 주관 숙련도시험 Z score 결과 86
〈표 3-28〉 KTR 주관 숙련도시험 Z score 결과 86
〈표 3-29〉 내부심사 부적합 사항 87
〈표 3-30〉 인정획득 확대평가 부적합사항 88
〈표 3-31〉 수요맞춤형 분석지원 특징 90
〈표 3-32〉 수요 맞춤형 분석지원 부작용 극복 전략 91
〈표 3-33〉 분석파트 수요 맞춤형 세부 지원 분야 92
〈표 3-34〉 수요 맞춤형 기술지원 분석 분야 선정 기준 92
〈표 3-35〉 수요 맞춤형 분석 지원 과제 선정 결과 93
〈표 4-1〉 수요맞춤형 협업연구 활용 분야 98
〈표 4-2〉 수요맞춤형 협업연구의 구분 99
〈표 4-3〉 수요맞춤형 협업연구 추진 절차 99
〈표 4-4〉 2020년 수요맞춤형 협업연구 선정 과제 및 담당자 100
〈표 4-5〉 2020년 수요맞춤형 협업연구 주요 수행 내용 102
〈표 4-6〉 수요맞춤형 협업연구 의견수렴 항목 변경 106
〈표 4-7〉 수요맞춤형 협업연구 주관식 답변 108
〈표 4-8〉 공용클러스터실 전산자원 구축 및 집적화 현황 116
〈표 4-9〉 클러스터 이관 환경 구축 소요예산 117
〈표 5-1〉 4가지 검토 Case의 요약 133
〈표 5-2〉 4종 Case에 대한 경제성 비교 분석표 135
〈표 5-3〉 민감도 분석에 적용한 주요 변수의 변화 범위 144
〈표 5-4〉 액화탄산 제조 및 저장 시스템 P&ID에 대한 내부 HAZOP 결과 154
〈표 5-5〉 원내 엔지니어링 심화 교육 세미나 169
〈표 6-1〉 기존의 연구노트 평가기준 176
〈표 6-2〉 연구노트 평가기준 운영 관련 추진 경과 177
〈표 6-3〉 2014년 이후 연구노트 평가결과 177
〈표 6-4〉 연구노트 평가기준 개선 결과 178
〈표 6-5〉 2020년 모니터링 점검 항목 179
〈표 6-6〉 지식관리 필요기능 의견수렴 반영 내용 179
〈표 6-7〉 지식관리 기능에 대한 의견수렴 결과 : 세부내용 181
[그림 1-1] 플랫폼 기술의 분류 22
[그림 1-2] 4세대 R&D로의 진화 30
[그림 1-3] 한국에너지기술연구원의 품질경영시스템 개념도 31
[그림 1-4] 계산과학의 역할 및 기능 33
[그림 1-5] 계산과학 분야 원내 지원 전략 33
[그림 3-1] 원내·외 사용자 교육신청 절차 51
[그림 3-2] 원내 장비역량강화 교육(자율사용자교육 및 장비활용교육) 진행 53
[그림 3-3] 원내 게시판 XRD 전문가초청세미나 온/오프라인 동시 참여 공지 61
[그림 3-4] 개별 메일/SMS 상압표면분석 전문가초청세미나 ZOOM 참여 공지 63
[그림 3-5] XRD 온라인 세미나 진행결과 64
[그림 3-6] XRD 세미나 오프라인 동시 참여자 관련 사항 증빙 65
[그림 3-7] 상압표면연구 세미나 내용 66
[그림 3-8] 전문가 초청 세미나 결과보고서 67
[그림 3-9] KIER Portal 게시판 뉴스레터 게시 69
[그림 3-10] 2020년 뉴스레터 발행내역 70
[그림 3-11] FE-TEM 예산심의 결과 72
[그림 3-12] FE-TEM 장비용도 및 분석기술 74
[그림 3-13] 변경심의 신청서 및 변경심의 발표자료 77
[그림 3-14] FE-TEM 변경심의 결과 77
[그림 3-15] 2020년 KOLAS 인정 준비 일정 84
[그림 3-16] 리스크 식별 평가서 87
[그림 3-17] 시험방법 기술검토기록서 87
[그림 3-18] KOLAS 인정 획득 89
[그림 3-19] 분석지원 결과 94
[그림 3-20] PTL 소결체의 TGA 분석 결과 95
[그림 3-21] 실험 조건별 활성점 분포에 다른 TPR 환원 거동 변화 및 pore 특성 96
[그림 3-22] 개질 촉매 일부 표면 흡착등온선 및 pore 특성 96
[그림 4-1] 계산과학 수요맞춤형 협업연구 현황 101
[그림 4-2] 2020 수요맞춤형 협업연구 만족도 조사(객관식) 107
[그림 4-3] 수요맞춤형 협업연구 만족도 전년도 비교 107
[그림 4-4] 계산과학 웹플랫폼 A2P2 구동화면 및 계산결과 예시 111
[그림 4-5] A2P2 플랫폼 교육세미나 자료 112
[그림 4-6] A2P2 사용자 매뉴얼 113
[그림 4-7] 공용클러스터실 전경 116
[그림 5-1] 엔지니어링 플랫폼에 대한 설문조사 결과 121
[그림 5-2] Excel VBA 기반 기술경제성 분석 프로그램의 GUI 122
[그림 5-3] 현금흐름분석 탭 내 계산 결과 123
[그림 5-4] 공정설계패키지(PDP) 표준 템플릿 주요 내용 125
[그림 5-5] 데이터시트 표준 템플릿 주요 내용 127
[그림 5-6] 기존 및 UDF 코드 적용 Inlet 경계조건 설정 비교 128
[그림 5-7] Inlet Velocity 및 Wall Temperature Boundary Condition UDF 코드 설정 129
[그림 5-8] 기존 및 UDF 코드 적용 Inlet Velocity CFD 해석결과 130
[그림 5-9] 기존 및 UDF 코드 적용 Wall Temperature CFD 해석결과 131
[그림 5-10] UDF 코드 설명 및 설정방법 원내 배포 게시판 131
[그림 5-11] Aspen Plus로 구성한 Case 1의 공정 Scheme 133
[그림 5-12] Aspen Plus로 구성한 Case 2 및 3의 공정 Scheme 134
[그림 5-13] Aspen Plus로 구성한 Case 4의 공정 Scheme 134
[그림 5-14] β-Farnesene에 대한 기술경제성 분석 결과 137
[그림 5-15] 제조단가 항목별 비율 분석 그래프 138
[그림 5-16] 스마트 설계 플랫폼의 특징 139
[그림 5-17] AI 기반 설계모듈의 구조 및 DNN의 Layer 구조 140
[그림 5-18] 웹 기반 스마트 설계 플랫폼의 GUI 초안 141
[그림 5-19] 다양한 Case에 대한 스마트 안내 기능의 예시 142
[그림 5-20] Aspen Plus 기반 1 MW급 염분차 발전 공정모델 143
[그림 5-21] 1MW급 염분차발전 플랜트의 기술경제성 분석 방법론 145
[그림 5-22] 1MW급 염분차발전 플랜트의 경제성분석 결과 요약(첫번째 Case) 146
[그림 5-23] 재생에너지 기반 그린 수소 생산 시스템의 모델 Flowsheet 세부 사항 147
[그림 5-24] 재생에너지 기반 그린 수소 생산 시스템 기본 케이스 경제성 분석 결과 148
[그림 5-25] 재생에너지 기반 그린 수소 생산 시스템 경제성 다 변수 민감도 분석 결과 148
[그림 5-26] 열전달계수 0.5 W/m2·K(좌) 및 500W/m2·K(우)기준 탈착온도에 따른 수분 탈착... 149
[그림 5-27] 바이오가스 고질화 공정 수분 제거 시스템의 연속 운전 공정 모사 결과 150
[그림 5-28] IDAES를 활용한 순산소연소 발전소 모델링 코드(좌) 및 결과(우) 151
[그림 5-29] IDAES 매뉴얼 주요 내용 152
[그림 5-30] 액화탄산 제조 및 생산 설비의 상세설계 성과물 153
[그림 5-31] 제주 동복 풍력단지 지형도 및 CFD 해석을 위한 Geometry 155
[그림 5-32] LES vs. RANS 난류 모델 적용 CFD 해석결과 156
[그림 5-33] 0.1MW급 바이오매스 순환유동층 연소로 형상 및 격자 157
[그림 5-34] 0.1MW급 바이오매스 순환유동층 연소로 CFD 해석결과 157
[그림 5-35] DDPM vs. Granular 다상유동 해석결과 및 실험 데이터 검증 158
[그림 5-36] 상용 스케일 전기집진기 2D 설계도면 159
[그림 5-37] 전기집진기 형상 및 격자 159
[그림 5-38] 전기집진기 CFD 유동해석 결과 160
[그림 5-39] Hopper내의 Baffle 위치에 따른 전기집진기 내 CFD 유동 해석결과 160
[그림 5-40] KIER 맞춤형 엔지니어링표준업무가이드-전산유체역학(CFD) 분야 발간 161
[그림 5-41] CFD 분야 교육 세미나 162
[그림 5-42] 엔지니어링 교육용 가상현실 솔루션 주요 특징 163
[그림 5-43] VR 기반 엔지니어링 교육 모듈 주요 내용(공정 소개 및 VR 조작 방법) 164
[그림 5-44] VR 기반 엔지니어링 교육 모듈 주요 내용(주요 장치, 밸브 및 계기 설명) 165
[그림 5-45] VR 기반 엔지니어링 교육 모듈 주요 내용(주요 공정 스타트업 운영 절차 시나리오) 166
[그림 5-46] VR 기반 엔지니어링 교육 모듈 주요 내용(정상 운전 체크리스트) 167
[그림 5-47] VR 기반 엔지니어링 교육 모듈 주요 내용(비정상 시나리오) 168
[그림 5-48] 원내 엔지니어링 심화 교육 세미나 170
[그림 6-1] 시험분야 품질경영시스템 개선 절차 171
[그림 6-2] KS Q ISO/IEC 17025:2017과 기존 품질경영시스템간의 Gap 분석 171
[그림 6-3] 리스크와 기회관리 품질절차서 제정 결과 172
[그림 6-4] 샘플링 절차서 제정 결과 173
[그림 6-5] 공평성 절차서 제정 결과 174
[그림 6-6] 데이터 및 정보관리 절차서 제정 결과 174
[그림 6-7] 한국에너지기술연구원 연구노트 평가개요 176
[그림 6-8] 모니터링 전후 연구노트 활용률 변화 180
[그림 6-9] 지식관리 기능에 대한 의견수렴 결과 : 필요성 180